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1、分 子 與 細(xì) 胞分 子 與 細(xì) 胞第第 6 6 講講物質(zhì)的輸入和輸出物質(zhì)的輸入和輸出必修1（湘（湘RJRJ）1物質(zhì)出入細(xì)胞的方式。2通過模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性。3觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原。1.(2010廣東)下圖是植物從土壤中吸收某礦物質(zhì)離子示意圖。據(jù)圖判斷，該離子跨膜進(jìn)入根毛細(xì)胞的方式為()A自由擴(kuò)散 B協(xié)助擴(kuò)散 C主動(dòng)運(yùn)輸 D被動(dòng)運(yùn)輸C 由圖可知，該植物根從土壤中吸收某礦質(zhì)離子，既需要細(xì)胞膜上載體蛋白的協(xié)助，又需要消耗ATP，符合主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。（湘（湘RJRJ）2.(2010山東)右圖中曲線a、b表示物質(zhì)跨(穿)膜運(yùn)輸?shù)膬煞N方式，下列表述正確的是()A.脂溶性小分子物質(zhì)不能通過方式a

2、運(yùn)輸B.與方式a有關(guān)的載體蛋白覆蓋于細(xì)胞膜表面C.方式b的最大轉(zhuǎn)運(yùn)速率與載體蛋白數(shù)量有關(guān)D.抑制細(xì)胞呼吸對方式a和b的轉(zhuǎn)運(yùn)速率均有影響C 本題考查物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞降姆治雠c坐標(biāo)曲線的綜合。分析坐標(biāo)曲線可以看出，a為自由擴(kuò)散，b為協(xié)助擴(kuò)散(或主動(dòng)運(yùn)輸)。脂溶性小分子物質(zhì)通過自由擴(kuò)散(即方式a)運(yùn)輸，A錯(cuò)誤；方式a與載體無關(guān)，只與濃度有關(guān)，B錯(cuò)誤；方式b的最大的轉(zhuǎn)運(yùn)速率與載體的種類和數(shù)量有關(guān)，C正確；抑制細(xì)胞呼吸，能量供應(yīng)不足，導(dǎo)致主動(dòng)運(yùn)輸受阻，而自由擴(kuò)散(協(xié)助擴(kuò)散)不受影響，D錯(cuò)誤。（湘（湘RJRJ）3(2009寧夏)下列關(guān)于物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)臄⑹?，錯(cuò)誤的是()A植物細(xì)胞積累K需消耗能量B細(xì)胞對離子

3、的吸收具有選擇性C海水中的海藻細(xì)胞通過積累溶質(zhì)防止質(zhì)壁分離D液泡中積累大量離子，故液泡膜不具有選擇透過性D 植物細(xì)胞吸收K的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，需要載體并消耗能量；細(xì)胞通過主動(dòng)運(yùn)輸選擇性地吸收離子；海水中的海藻細(xì)胞可通過積累溶質(zhì)增加細(xì)胞液濃度，使細(xì)胞液濃度高于海水濃度，保持吸水狀態(tài)；液泡膜是具有生物活性的生物膜，所以具有選擇透過性。（湘（湘RJRJ）一、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 物質(zhì)跨物質(zhì)跨膜運(yùn)輸膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例的實(shí)例滲透現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)滲透現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)實(shí)實(shí) 例例結(jié)論結(jié)論（湘（湘RJRJ）裝置：現(xiàn)象：漏斗中的液面上升解釋：由于單位時(shí)間內(nèi)透過半透膜進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量 從長頸漏斗滲出的水分子數(shù)量，使得管內(nèi)液面升高結(jié)論

4、滲透作用發(fā)生的條件：具 (溶劑分子能通過，溶質(zhì)不能)膜內(nèi)外兩側(cè)溶液具滲透滲透現(xiàn)象現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)半透膜半透膜濃度差濃度差多于多于（湘（湘RJRJ）材料：哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞分析：相當(dāng)于半透膜，細(xì)胞質(zhì)相當(dāng)于內(nèi)部溶液，且與外界溶液存在濃度差外界溶液 細(xì)胞質(zhì)濃度，紅細(xì)胞吸水膨脹外界溶液 細(xì)胞質(zhì)濃度，紅細(xì)胞失水皺縮外界溶液 細(xì)胞質(zhì)濃度，水分進(jìn)出動(dòng)態(tài)平衡實(shí)實(shí)例例水的跨水的跨膜運(yùn)輸膜運(yùn)輸動(dòng)物動(dòng)物植物植物細(xì)胞膜細(xì)胞膜=其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸：離子的吸收具有其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸：離子的吸收具有選擇性選擇性（湘（湘RJRJ）結(jié)論：水分子順相對含量的梯度跨膜運(yùn)輸植物植物分析：原生質(zhì)層分析：原生質(zhì)層(細(xì)胞膜和液泡膜及兩者細(xì)胞膜和

5、液泡膜及兩者間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成)相當(dāng)于相當(dāng)于 ；內(nèi)部溶；內(nèi)部溶液主要是指細(xì)胞液，與外界溶液存在濃液主要是指細(xì)胞液，與外界溶液存在濃度差度差【探究探究】植物細(xì)胞的吸水和失水植物細(xì)胞的吸水和失水外界溶液外界溶液 細(xì)胞內(nèi)濃度，細(xì)胞失水，質(zhì)壁細(xì)胞內(nèi)濃度，細(xì)胞失水，質(zhì)壁分離分離外界溶液外界溶液質(zhì)壁分離復(fù)原質(zhì)壁分離復(fù)原特性：細(xì)胞膜和其他生物膜都是 膜內(nèi)容：自由通過，一些 也可以通過，其他離子、小分子和大分子不能通過意義：與細(xì)胞的生命活動(dòng)密切相關(guān)，是活細(xì)胞的一個(gè)重要特征結(jié)論結(jié)論選擇透過性選擇透過性水分子水分子離子和小分子離子和小分子（湘（湘RJRJ）二、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型1.對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷

6、程時(shí)間時(shí)間科學(xué)家科學(xué)家科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)假說假說19世世紀(jì)末紀(jì)末歐文頓歐文頓用用500多種物質(zhì)對植物細(xì)多種物質(zhì)對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質(zhì)的驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜膜是由膜是由組成的組成的1925年年兩位荷兩位荷蘭科學(xué)蘭科學(xué)家家從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，鋪從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，鋪成單層分子，面積是細(xì)胞成單層分子，面積是細(xì)胞膜表面積的膜表面積的2倍倍細(xì)胞膜中細(xì)胞膜中脂質(zhì)分子脂質(zhì)分子為連續(xù)的為連續(xù)的脂質(zhì)脂質(zhì)兩層兩層（湘（湘RJRJ）時(shí)間時(shí)間科學(xué)家科學(xué)家科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)假說假說1959年年羅伯特羅伯特森森在電鏡下看到細(xì)胞膜在電鏡

7、下看到細(xì)胞膜由由“暗暗亮亮暗暗”的的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成生物膜為三生物膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1970年年弗雷和弗雷和埃迪登埃迪登分別用綠色和紅色熒分別用綠色和紅色熒光染料標(biāo)記兩種細(xì)胞光染料標(biāo)記兩種細(xì)胞的蛋白質(zhì)，并將兩種的蛋白質(zhì)，并將兩種細(xì)胞融合，一段時(shí)間細(xì)胞融合，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)后發(fā)現(xiàn) 分布分布細(xì)胞膜具細(xì)胞膜具有流動(dòng)性有流動(dòng)性1972年年桑格和桑格和尼克森尼克森在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)基礎(chǔ)上據(jù)基礎(chǔ)上提出流動(dòng)提出流動(dòng)鑲嵌模型鑲嵌模型熒光均勻熒光均勻（湘（湘RJ）2.生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型流動(dòng)流動(dòng)鑲嵌鑲嵌模型模型中間層：磷脂雙分子層中間層：磷脂雙分子層基本骨架，具流動(dòng)性基

8、本骨架，具流動(dòng)性內(nèi)外側(cè)內(nèi)外側(cè)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)有的有的 磷脂雙分子層表面磷脂雙分子層表面有的部分或全部嵌入磷脂雙分有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層子層有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層糖被糖被(糖蛋白糖蛋白)：位于外表，有保：位于外表，有保護(hù)、潤滑、護(hù)、潤滑、等作用等作用 ：糖類、脂質(zhì)分子結(jié)合而成：糖類、脂質(zhì)分子結(jié)合而成鑲嵌于鑲嵌于識(shí)別識(shí)別糖脂糖脂三、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?.被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸物質(zhì)出入細(xì)物質(zhì)出入細(xì)胞的方式胞的方式被動(dòng)運(yùn)輸被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸自由擴(kuò)散自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散運(yùn)輸方向運(yùn)輸方向高濃度高濃度低濃低濃度度高濃度高濃度低濃度低濃度低濃度低濃度高濃高濃度度是否需載體是

9、否需載體是否耗能是否耗能舉例舉例水、水、O2、CO2、甘油、乙醇、甘油、乙醇、苯等苯等葡萄糖進(jìn)葡萄糖進(jìn) 入入 小腸吸收葡小腸吸收葡萄糖、氨基萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽等酸、無機(jī)鹽等不需要不需要需要需要需要需要否否否否是是紅細(xì)胞紅細(xì)胞（湘（湘RJRJ）2.胞吞和胞吐：(1)對象：大分子和顆粒性物質(zhì)。(2)過程：（湘（湘RJRJ）1.滲透裝置的組成分析及應(yīng)用(1)滲透系統(tǒng)的組成(如圖)及特點(diǎn)半透膜，可以是生物性的選擇透過性膜，如細(xì)胞膜；也可以是物理性的過濾膜，如玻璃紙。半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。(2)滲透作用的發(fā)生若S1溶液濃度大于S2，則單位時(shí)間內(nèi)由S2S1的水分子數(shù)多于S1S2，外觀上表現(xiàn)為S1液

10、面上升；若S1溶液濃度小于S2，則情況相反，外觀上表現(xiàn)為S1液面下降。在達(dá)到滲透平衡后，若存在如圖所示的液面差h，則S1溶液濃度仍大于S2。(3)滲透系統(tǒng)的應(yīng)用比較不同溶液濃度大小漏斗內(nèi)漏斗內(nèi)燒杯內(nèi)燒杯內(nèi)溶液溶液濃度濃度MN現(xiàn)象現(xiàn)象及結(jié)及結(jié)論論若漏斗內(nèi)液面上升，則若漏斗內(nèi)液面上升，則MN若漏斗內(nèi)液面不變，則若漏斗內(nèi)液面不變，則M=N若漏斗內(nèi)液面下降，則若漏斗內(nèi)液面下降，則MN驗(yàn)證滲透作用發(fā)生的條件：驗(yàn)證滲透作用發(fā)生的條件：a.具有半透膜；具有半透膜；b.半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。滲透系統(tǒng)適用于比較溶質(zhì)不能透過半透膜的溶液濃度的大小。兩溶液間的水分子進(jìn)行雙向運(yùn)動(dòng)，我

11、們只是觀測出由水分子雙向運(yùn)動(dòng)的差所導(dǎo)致的液面改變。溶液濃度指摩爾濃度而非質(zhì)量濃度，如10葡萄糖溶液和10蔗糖溶液的質(zhì)量濃度相同，但摩爾濃度是10蔗糖溶液的小，故水由蔗糖向葡萄糖溶液移動(dòng)的多一些。（湘（湘RJRJ）2.將洋蔥表皮細(xì)胞與紅細(xì)胞分別置于30%蔗糖溶液與清水中，各會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？將洋蔥表皮細(xì)胞與紅細(xì)胞分別置于30%蔗糖溶液與清水中，發(fā)生的現(xiàn)象如下表：洋蔥表皮細(xì)胞洋蔥表皮細(xì)胞紅細(xì)胞紅細(xì)胞30%蔗蔗糖溶液糖溶液顯微鏡下觀察發(fā)生質(zhì)顯微鏡下觀察發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象壁分離現(xiàn)象顯微鏡下觀察發(fā)顯微鏡下觀察發(fā)生失水皺縮現(xiàn)象生失水皺縮現(xiàn)象清水清水細(xì)胞吸水膨脹。若是細(xì)胞吸水膨脹。若是將發(fā)生了質(zhì)壁分離的將發(fā)生了

12、質(zhì)壁分離的細(xì)胞放入清水則發(fā)生細(xì)胞放入清水則發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象顯微鏡下觀察發(fā)顯微鏡下觀察發(fā)生吸水膨脹，直生吸水膨脹，直至漲破至漲破（湘（湘RJRJ）物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 某同學(xué)用普通光學(xué)顯微鏡觀察植物葉肉細(xì)胞，若要進(jìn)一步確認(rèn)這些細(xì)胞是否為活細(xì)胞，請你為該同學(xué)介紹一種判斷方法。簡述該方法的操作過程和出現(xiàn)的現(xiàn)象，并說明該方法能判斷這些細(xì)胞是活細(xì)胞的理由。（湘（湘RJRJ）判斷一個(gè)植物細(xì)胞的死活，在實(shí)驗(yàn)操作中往往利用其生理作用，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來加以判斷。此類實(shí)驗(yàn)利用的原理和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程的方法有很多，如利用活細(xì)胞具有呼吸作用這一生理特征來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；也可利用植物葉肉細(xì)胞能完成光合作用這一

13、生理特征來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以判斷；當(dāng)然，也可利用活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性的原理，通過觀察成熟植物細(xì)胞是否發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以判斷?，F(xiàn)以利用質(zhì)壁分離的方法加以判斷。（湘（湘RJRJ）(1)運(yùn)用質(zhì)壁分離的方法。(2)先觀察細(xì)胞的形態(tài)；然后使葉肉細(xì)胞處于較高濃度的蔗糖溶液中；觀察植物細(xì)胞是否出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象。如果出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象，則可斷定此細(xì)胞是活細(xì)胞。(3)因?yàn)榛罴?xì)胞能發(fā)生滲透作用，死細(xì)胞不能，所以可以用質(zhì)壁分離的方法進(jìn)行判斷。(其他方法合理可酌情給分)（湘（湘RJRJ）只有活的、成熟的植物細(xì)胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原，動(dòng)物細(xì)胞、沒有液泡的植物細(xì)胞則不能發(fā)生質(zhì)壁分離。死的植物細(xì)胞中的細(xì)胞膜由

14、于失去了選擇透過性，所以不能發(fā)生質(zhì)壁分離。已發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞，如果由于失水過度死亡，也不能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。質(zhì)壁分離不僅可用于驗(yàn)證細(xì)胞死活，還可用于觀察植物細(xì)胞的細(xì)胞膜。已知魚鰾是一種半透膜。向魚鰾內(nèi)注入適量的20%蔗糖溶液、排出魚鰾內(nèi)的空氣，扎緊開口，將其浸沒在盛有10%蔗糖溶液的燒杯中，下列能正確表示燒杯內(nèi)蔗糖溶液濃度隨時(shí)間變化趨勢的示意圖是()B 觀察細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象時(shí)，需要細(xì)胞具有生理活性，不需要加熱處理。由于有細(xì)胞壁限制和保護(hù)作用，細(xì)胞吸水膨脹但不會(huì)漲破。用蔗糖溶液處理細(xì)胞時(shí)，如果濃度過大，細(xì)胞會(huì)因過度失水而死亡，也就不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。如果濃度過小，就不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離

15、，更不存在質(zhì)壁分離復(fù)原。（湘（湘RJRJ）生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 下列四項(xiàng)是神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模式圖，正確的是()A（湘（湘RJRJ）磷脂雙分子層構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架，其排列方式為：親水性頭部排在外側(cè)，疏水性尾部排在內(nèi)側(cè)。（湘（湘RJRJ）將細(xì)胞膜中的磷脂分子抽提出來放到盛水的燒杯中，則磷脂分子的分布狀態(tài)是()因磷脂分子的頭部具有親水性，尾部具有疏水性，所以選B。B（湘（湘RJRJ）物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?甲、乙兩種物質(zhì)分別依賴自由擴(kuò)散(簡單擴(kuò)散)和協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞，如果以人工合成的無蛋白磷脂雙分子膜代替細(xì)胞膜，并維持其他條件不變，則()A甲運(yùn)輸被促進(jìn) B乙運(yùn)輸被促進(jìn) C甲運(yùn)輸被抑制 D乙運(yùn)輸被抑

16、制D（湘（湘RJRJ）自由擴(kuò)散方式是被選擇吸收的物質(zhì)，從濃度高的一側(cè)通過細(xì)胞膜向濃度低的一側(cè)運(yùn)輸，例如O2、CO2、甘油等物質(zhì)，可以從濃度高的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到濃度低的一側(cè)。自由擴(kuò)散不需要載體，也不消耗細(xì)胞內(nèi)新陳代謝所釋放的能量，是一種簡單的運(yùn)輸方式。協(xié)助擴(kuò)散是物質(zhì)通過細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞的另一種方式。物質(zhì)必須在載體蛋白的協(xié)助下，才能從高濃度一側(cè)通過細(xì)胞膜向低濃度一側(cè)運(yùn)輸，但此種方式不消耗代謝能量。協(xié)助擴(kuò)散和自由擴(kuò)散都是物質(zhì)順濃度梯度的運(yùn)輸過程，主要?jiǎng)恿κ羌?xì)胞膜兩側(cè)的濃度差。但是，協(xié)助擴(kuò)散是在細(xì)胞膜上載體蛋白的協(xié)助下進(jìn)行的。（湘（湘RJRJ）(2009廣東)某物質(zhì)從低濃度向高濃度跨膜運(yùn)輸，該過程()A沒有載體參與 B為自由擴(kuò)散 C為協(xié)助擴(kuò)散 D為主動(dòng)運(yùn)輸D（湘（湘RJRJ）